（医学三维重建）MATLAB体绘制算法：多层面重建（MPR）

by HPC_ZY

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算法原理

体绘制中比较特殊的一种，因为它的输出是各种切面。
就好比用刀切开一个物体，再用相机拍下切面的样子；

因此我们只需要定义一个平面网格，再把网格点所在位置的体像素值提取出来即可。

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代码实现

1. 数据准备
   关于model怎么生成，请查看三维体数据的生成

% 不得不说的事：
% 这个model是从医院拿的DICOM数据，然后事先读取进来的。
% 也不一定非得医学图像，你可以用任意你自己准备好的三维数据。
% 再简单一点讲，model就是一个M*M*D的数组，里面很很多数值，就能用来重建。
model = im2double(model); % 模型
[mRows,mCols,mDims] = size(model); % 模型尺寸

2. 参数设定
   为了保证整个物体都能显示，所以切面尺寸设置为三维中最大的。也可以设置的很小，显示局部信息。

% 切面尺寸（推荐使用默认设置，当然你可以自行设置）
M = max([mRows,mCols,mDims]);
N = max([mRows,mCols,mDims]);
% 切面分辨率（推荐使用默认设置，当然你可以自行设置）
ms = 512;
ns = 512;
% 采样进度
precison = ([M,N]-1)./([ms,ns]-1);
% 切面中心（推荐使用默认设置，当然你可以自行设置）
mCenter = ([mRows,mCols,mDims]+1)/2;
% 切面旋转角（这个请随意改，就能从不同角度观察目标）
alpha = 0;
beta = 0;
gamma = 0;

3. 网格生成

% 转为弧度
alpha = alpha/180*pi;
beta = beta/180*pi;
gamma = gamma/180*pi;
% 初始化网格
mesh.x = zeros(M,N);
mesh.y = zeros(M,N);
mesh.z = zeros(M,N);
% 计算网格
for r = 1:ms
    for c = 1:ns
        % 赋初值
        x = 1+(r-1)*precison(1);
        y = 1+(c-1)*precison(2);
        z = 0;
        % {
     中心旋转}
        % 移至原点
        x = x-mCenter(1);
        y = y-mCenter(2);
        % x轴逆时针旋转
        tmp = [x,y,z]; % 避免旋转中覆盖原值
        y = tmp(2)*cos(alpha)-tmp(3)*sin(alpha);
        z = tmp(2)*sin(alpha)+tmp(3)*cos(alpha);
        % y轴逆时针旋转
        tmp = [x,y,z]; % 避免旋转中覆盖原值
        x = tmp(1)*cos(beta)+tmp(3)*sin(beta);
        z = -tmp(1)*sin(beta)+tmp(3)*cos(beta);
        % z轴逆时针旋转
        tmp = [x,y,z]; % 避免旋转中覆盖原值
        x = tmp(1)*cos(gamma)-tmp(2)*sin(gamma);
        y = tmp(1)*sin(gamma)+tmp(2)*cos(gamma);
        % 移回中心
        mesh.x(r,c) = x+mCenter(1);
        mesh.y(r,c) = y+mCenter(2);
        mesh.z(r,c) = z+mCenter(3);
    end
end

4. 数据采样

im = zeros(ms,ns);
% 注：为演示原理没有使用interp3()函数
for r = 1:ms
    for c = 1:ns
        % 此处使用最近邻插值
        x = round(mesh.x(r,c));
        y = round(mesh.y(r,c));
        z = round(mesh.z(r,c));
        if x>=1&&x<=mRows && y>=1&&y<=mCols && z>=1&&z<=mDims
            im(r,c) = model(x,y,z);
        end
    end
end

5. 显示

imshow(im)

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测试结果

模型尺寸为512x512x400
左上（alpha = 0，beta = 0，gamma = 0）
右上（alpha = 90，beta = 90，gamma = 0）
左下（alpha = 0，beta = 90，gamma = 0）

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其他

1. 三个基本平面为：水平面，矢状面，冠状面。如下图，
   

2. 关于我文中的model，是利用手里的dicom数据生成的，具体方法可参考文献一，文献二。如果你还没有dicom数据，可以用MATLAB自带的核磁图像进行测试，调用方法如下：

% 注意注意注意： 
% MATLAB有个自带的影像数据，名为 mri.mat。
% 里面存有一个变量，名为 D 。 是一个四维数据（含时间轴，但实际上只有一帧）
load mri;
model = squeeze(D); % 所以这里使用squeeze，把时间轴去掉，变为三维矩阵。 就可以使用啦

% 然后接 1.数据准备里面的代码

3. 如果你只是想显示（看看三维数据），对算法过程不关心。那么推荐下载三方可视化库，详情点击链接

4. 有任何问题欢迎讨论，最后还是把测试代码上传
   （包含上述完整代码，以及基于MATLAB优化的代码，不含测试数据）
   https://download.csdn.net/download/xsz591541060/11372959
   如果你买了年VIP，请果断下载。